成本降低47.3% 每年减排375吨
非贵金属催化剂首次在挥发性有机化合物(VOCs)处理领域实现工业应用，填补了国内空白。近日，由南京工业大学和长华化学科技股份有限公司自主研发的“稀土改性非贵金属体系VOCs燃烧催化剂的制备及应用技术”项目通过江苏省化工行业协会的科技成果鉴定。鉴定委员会认为，该项目研制的非贵金属体系VOCs燃烧催化剂及规模化制备技术、VOCs处理成套工艺技术处于国际先进水平，为化工、制药、染料、印刷等行业的VOCs治理提供了技术支撑，具有广阔的应用前景。
替代贵金属催化剂
催化剂技术是当今高新技术之一，也是能产生巨大经济和社会效益的技术，被广泛应用于VOCs脱除、汽车尾气净化、脱硫脱硝等领域。
该项目的总负责人、南京工业大学化工学院管国锋教授介绍说：“发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自于催化剂和催化反应，化工产品生产过程中，85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。VOCs在大气污染中扮演着重要角色，易对环境造成极大污染，严重影响人体健康。”针对国家对环境和空气治理的迫切需求，项目组进行了催化燃烧处理VOCs技术的研发，希望为环境保护事业贡献力量。
2007年左右，项目组就开始非贵金属催化剂的研究。项目组成员南京工业大学化工学院万辉教授表示，基于稀土元素Ce较强的储释氧能力，以廉价的Co、Mn等非贵金属为活性组分，调控Co、Mn等活性组分的组成、晶相与暴露晶面，实现了催化剂活性组分、涂层和载体之间的高效协同，提升了催化剂性能。“我们创制的非贵金属催化剂，不仅高效、性价比高，而且环境友好，成本降低45%，能实现对价格昂贵的进口贵金属催化剂的有效替代。” 万辉介绍说。
各类VOCs协同脱除
为了有效降低VOCs起燃温度，提高VOCs的脱除效率，项目组创造性地构建了具有多活性中心的高性能催化材料。
“我们通过调控催化剂的化学组成、离子价态、孔结构、分散状态等，降低了低浓度有机物氧化反应活化能和起燃温度，空速30000h-1时醋酸甲酯起燃温度小于25。”据万辉介绍，催化剂能够实现含氧烃类、芳烃类、醇类、酯类、酮类等不同类型VOCs的协同高效脱除，脱除效率大于99%。
建成工业化处理装置
“催化剂在使用过程中，常会因为涂覆不均匀或活性组分脱落，造成催化效率降低。为了提升催化剂的脱除效率和使用寿命，我们开发了催化剂的规模化制备技术。” 万辉介绍说，项目组通过添加新型分散剂，实现活性组分在涂层浆料中的高度均匀分散，引入新型黏结剂提升催化剂活性组分、涂层与载体之间的结合强度。在此基础上，他们还开发了催化剂的分层涂覆技术，实现催化剂的定向、定量涂覆，并在长华化学科技股份有限公司建成了工业化处理装置。
据长华化学科技股份有限公司仇光宇经理介绍，VOCs处理工业化装置投入使用后，每年减排VOCs375吨，处理后的废气符合国家排放标准。“传统的化学工业也在朝着低污染甚至无污染的绿色方向发展。我们此次研发的高效、性价比高、环境友好的非贵金属催化剂为化工行业的VOCs治理提供了新思路，深得市场青睐。”仇光宇表示。
